电感元件及其应用

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1、第三节电感元件及其应用一、电感基础当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量，它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。另外，当1个线圈中的电流变化时，它所产生的通过邻近线圈回路的磁通量也发生变化，从而在邻近线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感应现象。互感的大小常用互感系数来表示。在两个有磁交链的线圈中，互感磁通量与产生此磁通量的电流的比值，即为互感系数，简称

2、互感，用M表示：其中，ψ12：线圈L1通电流时，在L2中穿过的磁通量，单位：韦伯（Wb）；ψ21：线圈L2通电流时，在L1中穿过的磁通量；I1、I2：分别为流过L1、L2的电流；M：互感系数，单位为H（亨利）。电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。即其中，Ψ：自感磁通量，单位为Wb；I：流过导体的电流，单位为A；L：自感系数，单位为H。当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁

3、感应定律——磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止原来磁力线的变化的。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。电感元件是储能元件，把电能转换成磁能并存储起来。对直流呈很小阻抗，对交流呈

4、较大阻抗，具有阻止电流变化的特性。作用：（1）作为线圈：主要作用是滤波、聚焦、偏转、延迟、补偿、与电容配合用于调谐、陷波、选频、震荡。（2）作为变压器：主要用于耦合信号、变压、阻抗匹配等。电感的分类：电感形式分：固定电感、可变电感。导磁体性质分：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。工作性质分：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。绕线结构分：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。基本元件-电感-表贴电感基本元件-电感-直插式电感电感符号二、电感等效电路电感元件除电感L外，也总是有损耗电阻RL和分布电容CL。一般情况下RL和CL

5、的影响很小。电感元件接于直流并达到稳态时，可视为电阻；若接于低频交流电路则可视为理想电感L和损耗电阻RL的串联；在高频时其等效电路如图所示Re和Le分别为电感元件的等效电阻和等效电感。从上式知当CL甚小时或RL、CL和ω都不大时，Le才会等于L或接近等于L频率特性寄生电容对频率特性的影响较大。理想电感的阻抗随着频率的升高成正比增加，这正是电感对高频干扰信号衰减较大的根本原因。实际的电感器等效电路是一个LC并联网络。当角频率为1/√LC时，会发生并联谐振，这时电感的阻抗最大，超过谐振点后，电感器的阻抗特性呈现电容阻抗特性—随频率增加而降低。

6、电感的电感量越大，往往寄生电容也越大，电感的谐振频率越低。三、电感基本参数1、电感量L：电感量L表示线圈本身固有特性，与电流大小无关。2、感抗XL：电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL3、品质因素Q：品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量，Q为感抗XL与其等效的电阻的比值，即：Q=ωL/R（ω=2πf）线圈的Q值愈高，回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻，骨架的介质损耗，屏蔽罩或铁芯引起的损耗，高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。4、分布电容：线

7、圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好5、额定电流：线圈中允许通过的最大电流。在如高频扼流圈，大功率谐振线圈，以及作滤波用的低频扼流圈等场合，工作时需通过较大的电流，选用时应注意。电感量的标志方法1.直标法。单位H（亨利）、mH（毫亨）、μH（微亨）、2.数码表示法。方法与电容器的表示方法相同。3.色码表示法。这种表示法也与电阻器的色标法相似，色码一般有四种颜色，前两种颜色为有效数字，第三种颜色为倍率，单位为μH，第四种颜色是误差位。表面上

8、电阻电容元件很相似，但是电感有一个特点就是它的底颜色是绿色的。四、电感种类和特点色环电感色环电感(色码电感)：是指在电感器表面涂上不同的色环来代表电感量(与电阻器类似)的电感。通常用四色环表示